CN201093789Y - 一种自动跟踪太阳的球面聚焦集热器 - Google Patents

一种自动跟踪太阳的球面聚焦集热器 Download PDF

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Abstract

一种自动跟踪太阳的球面聚焦集热器。它是在固定的立柱顶通过铰轴连接的U形框架上设置有由步进电机、助力蜗杆、助力蜗轮、半边蜗轮组成的东西方向转动的减速省力机构；设置有由步进电机、减速器、蜗杆、半边蜗轮组成的南北方向转动的减速省力机构。根据太阳跟踪传感器测辩太阳东西与南北方位的信号，控制电路控制U形框架上的东西转轴、贴有反光材料的球面聚焦板、受热器在早午晚、春夏秋冬都自动调节对准太阳，使焦点处的受热器能获得热效较高的温度。可用于太阳灶、太阳能热水器、太阳能蒸汽发生器、太阳能供暖和热量存储等用途。

Description

一种自动跟踪太阳的球面聚焦集热器
所属技术领域
本实用新型涉及一种球面太阳光聚焦收集热能的装置及其驱动控制机构，尤其是在阳光下控制线路能驱动控制本装置自动对准太阳，焦点处的受热器能获得较高的太阳能温度。
背景技术
目前，公知的太阳光集热装置，其构造或是由多根真空管并排组成平面，固定安放在地面上被动地接受阳光热量(常见的太阳能热水器、太阳能电池板)；或是由球面聚焦板组成，安放在地面上人工控制追踪太阳接受光热(太阳灶)；或是由球面或柱面板聚焦组成，由控制装置东西方向(南北方向不能控制)跟踪太阳，焦点误差大。公知的这些太阳光集热装置，操作麻烦，接受光效率低，所获得的太阳能温度也低。
发明内容
为了克服现有的太阳光集热装置操作麻烦，光热效率低，所获得的太阳能温度低的不足，本实用新型提供一种由球面反光板、受热器、太阳追踪传感器及其驱动控制机构组成的太阳光聚焦集热装置，能在阳光下控制线路驱动控制本装置自动跟踪对准太阳，焦点处的受热器能获得800℃以上的太阳能温度。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：在东西转轴上固定着表面贴有镜面反光材料的球面反光板，球面反光板轴线外缘处安装着与东西转轴轴线平行的太阳追踪传感器，球面反光板焦点处安置受热器。东西转轴两端的轴承与U形框架组成一个口形架由支撑板支撑起球面反光板。东西转轴的一头焊接一个半边蜗轮A，与安装在U形框架一侧带有助力蜗轮的主力蜗杆A齿合，一端带有步进电机A的助力蜗杆与主力蜗杆A的助力蜗轮齿合。东西转轴、半边蜗轮A、带有助力蜗轮的主力蜗杆A、带有步进电机A的助力蜗杆与轴承及轴承座组合成一个东西转动的减速省力机构固定在U形框架上。U形框架下端用一根南北转轴与由侧板及底板组成的南北变速箱体铰合连接。南北变速箱体、南北转轴、焊在南北转轴上的半边蜗轮B、带有轴承的蜗杆B、减速器、步进电机B组合成一个南北转动减速省力机构固定在带有基础板的圆形立柱上。当太阳追踪传感器实测到太阳东西向方位变化时发出信号，此信号通过控制箱的控制线路驱动步进电机A带动助力蜗杆、助力蜗轮、主力蜗杆A、半边蜗轮A、东西转轴、球面反光板朝着太阳的方位调节转动，这就能使得因时间的变化球面反光板始终对准太阳；当太阳追踪传感器实测到太阳南北向方位变化时发出信号，此信号通过控制箱的控制线路驱动步进电机B带动减速器、带有轴承的蜗杆B、焊在南北转轴上的半边蜗轮B、南北转轴使得U形框架与南北变速箱体间以南北铰轴为圆心南北方向移动，使得调节整个口形框架及球面反光板南北方向朝着太阳方位调节转动，这就能使得因季节的变化球面反光板始终对准太阳。圆形立柱的基础板用地脚螺栓固定在地面上以抗倾倒。从而达到球面反光板早午晚、春夏秋冬始终对准太阳，焦点处的受热器能获得最大热效的太阳能温度的目的。
本实用新型的有益效果是，可以在太阳追踪传感器、控制线路及步进电机的控制下，球面反光板始终对准太阳的同时，焦点处的受热器能获得最大热效的太阳能温度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的正剖面构造图。
图2是本实用新型实施例的I-I纵剖面构造图。
图3是本实用新型实施例的早午晚转动位置构造图。
图4是本实用新型实施例的春夏秋冬转动位置构造图。
图中1.受热器，2.太阳追踪传感器，3.球面反光板，4.支承板，5.东西转轴，6.半边蜗轮A，7.主力蜗杆A，8.轴承，9.U形框架，10.南北转轴，11.助力蜗轮，12.助力蜗杆，13.轴承，14.步进电机A，15.半边蜗轮B，16.轴承，17.蜗杆B，18.减速器，19.步进电机B，20.南北变速箱体，21.控制电路箱，22.立柱。
具体实施方式
图1中为本实用新型正午时分的位置图。焦点处安置受热器(1)的表面贴有镜面反光材料的球面反光板(3)一边连接太阳追踪传感器(2)，球面反光板(3)通过两块支承板(4)与东西转轴(5)两端相连，东西转轴(5)两端通过轴承与U形框架(9)相连，东西转轴(5)一侧焊接半边蜗轮A(6)。U形框架(9)内安置助力蜗轮(11)、助力蜗杆(12)、轴承(13)、步进电机A(14)，助力蜗杆(12)与主力蜗杆A(7)上的助力蜗轮(11)相齿合。由半边蜗轮A(6)、主力蜗杆A(7)、助力蜗轮(11)、助力蜗杆(12)、轴承(13)及步进电机A(14)组成球面反光板(3)东西方向转动的减速省力机构。U形框架底部(9)下侧设置南北转轴(10)，通过南北转轴(10)的轴套与南北变速箱体(20)焊接相连。南北变速箱体(20)、南北转轴(10)的轴套、焊在南北转轴(10)上的半边蜗轮B(15)、轴承(16)、蜗杆B(17)、减速器(18)、步进电机B(19)组合成一个南北转动减速省力机构固定在带有基础板的圆形立柱(20)上端，基础板用地脚螺栓固定在地面上。
在图2中，东西转轴(5)上连接着两块支承板(4)上安置球面反光板(3)、太阳追踪传感器(2)、受热器(1)。助力蜗轮(11)、助力蜗杆(12)、轴承(13)与主力蜗杆A(7)、半边蜗轮(6)构成东西转动的减速省力机构。蜗杆B(17)、半边蜗轮B(15)、南北转轴(10)、南北变速箱体(20)、构成南北转动的减速省力机构。控制电路箱(21)里的电子元件处理太阳追踪传感器的信号和为东西转动步进电机A(14)、南北转动步进电机B(19)的驱动提供指令和电力。
图3是本实用新型早、午、晚自东向西转动的状态图。早上(如图3中(a)所示)，球面反光板(3)向着东面停在水平线上。当太阳出来后，太阳追踪传感器(2)测得东西方向太阳方位有一定量的移动时，太阳追踪传感器(2)向控制电路箱(21)中的控制电路发出信号，控制电路驱动步进电机A(14)正向转动助力蜗杆(12)、助力蜗轮(11)、主力蜗杆A(7)、半边蜗轮A(6)、东西转轴(5)使得支承板(4)、球面反光板(3)、太阳追踪传感器(2)、受热器(1)自东向西转动(图中为顺时针)。当球面转动到反光板(3)已正对准太阳时，太阳追踪传感器(2)无信号输出，步进电机A(14)停止转动，此时受热器(1)已处于在正焦点处。稍后太阳继续西行，当太阳追踪传感器(2)测得东西方向太阳方位又有一定量的移动时，太阳追踪传感器(2)又向控制电路箱(21)中的控制电路发出信号，控制电路驱动步进电机A(14)又转动助力蜗杆(12)、助力蜗轮(11)、主力蜗杆A(7)、半边蜗轮A(6)、使得东西转轴(5)、支承板(4)、球面反光板(3)、太阳追踪传感器(2)、受热器(1)再自东向西转动，直到球面反光板(3)再已正对准太阳，太阳追踪传感器(2)无信号输出，步进电机A(14)再停止转动。如此类推，只要太阳追踪传感器(2)测到太阳有一定量的位移时，驱动机构就会自动调整球面反光板(3)追踪准确地对准太阳。直到晚上，太阳降落到地平线上时，球面反光板(3)因西面的限位开关自动断开步进电机A(14)的驱动电路，本实用新型会朝着西面地平线停下(如图3中(c)所示)。天黑后，太阳追踪传感器(2)中的白天黑夜辩别信号控制驱动步进电机A(14)反向转动助力蜗杆(12)、助力蜗轮(11)、主力蜗杆A(7)、半边蜗轮A(6)、东西转轴(5)，使得支承板(4)、球面反光板(3)、太阳追踪传感器(2)、受热器(1)自西向东转动。转动到东面地平线上时后，由东面限位开关自动断开步进电机A(14)的驱动电路，使球面反光板(3)又向着东面停在水平线上(如图3中(a)所示)，等待明天的太阳出现。次日太阳出来后，本实用新型再重复上述的运行，每天如此周而复始。这就是本实用新型的球面聚焦板在从早到晚的时间变化中自动调整对准太阳的动作过程。
图4是本实用新型季节变化作南北方向转动的状态图。U形框架(9)底下侧设置的南北转轴(10)通过轴套与南北变速箱体(20)焊接相连。南北变速箱体(20)、南北转轴(10)的轴套、焊在南北转轴(10)上的半边蜗轮B(15)、蜗杆B(17)、减速器(18)、步进电机B(19)组合成一个南北转动减速省力机构。假如此时本实用新型正处于最南面(如图4中(a)所示)，当太阳追踪传感器(2)实测到太阳光南北方向变化与球面聚焦板不垂直时，通过太阳追踪传感器(2)向控制电路箱(21)输出的信号，控制电路箱(21)控制线路驱动步进电机B(19)、带动减速器(18)、蜗杆B(17)及轴承(16)使半边蜗轮B(15)以南北转轴(10)的轴心为圆心自南向北转动(图4中(a)所示为顺时针)。直转到太阳光与本实用新型的球面垂直时停止转动，这就使本实用新型因季节的变化自动调整对准太阳。随着季节的变化，只要太阳追踪传感器(2)实测到太阳光与本实用新型的球面不垂直时，南北方向驱动机构就会驱动本实用新型自动调整对准太阳。同理，假如此时本实用新型已运转到最北面(如图4中(b)所示)，当太阳追踪传感器(2)实测到太阳光北南方向变化与球面聚焦板不垂直时，通过太阳追踪传感器(2)向控制电路箱(21)输出的信号，控制线路驱动步进电机B(19)、带动减速器(18)、蜗杆B(17)及轴承(16)使半边蜗轮B(15)以南北转轴(10)的轴心为圆心自北向南转动(图4中(b)所示为逆时针)。直转到太阳光与本实用新型的球面垂直时停止转动，这就使本实用新型因季节的变化自动调整对准太阳。每年如此周而复始。这就是本实用新型的球面聚焦板在一年四季的季节变化中自动调整对准太阳的动作过程。

Claims (3)

1.一种自动跟踪太阳光的球面聚焦集热器，在U形框架上的东西转轴通过支撑板连接球面反光板、立柱上南北变速箱外顶的铰与U形框架底部的南北转轴连接，其特征是：东西转轴及南北转轴分别由蜗杆、蜗轮齿合。
2.根据权利要求1所述的太阳光球面聚焦集热器，其特征是：步进电机A连接助力蜗杆，助力蜗轮、主力蜗杆齿合东西转轴上的半边蜗轮A。
3.根据权利要求1所述的太阳光球面聚焦集热器，其特征是步进电机B连接减速器、蜗杆B齿合南北转轴上的半边蜗轮B。
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CN101931342B (zh) * 2009-06-22 2012-10-03 叶东华 可调整向阳方向的太阳能集光装置
CN103135585A (zh) * 2011-12-02 2013-06-05 武汉孙言明太阳能科技有限公司 一种太阳光传感器
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